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江门中微子实验核心探测设备——中心探测器位于地下实验大厅内44米深的水箱中央,不锈钢主结构设计采用直径约41米的球形网壳结构,也称为不锈钢外壳。作为探测器的主要支撑结构,它将装载35.4米直径的有机玻璃球2万吨液体闪烁体2万只20英寸光电管道2.5万只3英寸光电管道前端电子学电缆防磁线圈膀胱板等许多主要部件。
不锈钢的主要结构是通过预制焊接H型钢12万件高强度螺栓连接在一起的,结构制造精度非常高,连接孔和环槽铆钉的安装间距不超过1毫米,球面网状装配精度不到3毫米,是目前国内最大的单体不锈钢主结构。
2013年项目后,高能所与设计生产企业合作,克服了许多工艺技术难题,解决了大型不锈钢复合结构的焊接变形问题,通过特殊工作服和公法,在工厂完成了所有零部件的高精度预装配。开发了不锈钢表面粗糙度技术,将不锈钢表面的防滑系数从普通的0.2提高到了0.5以上。同时针对JUNO项目的特殊需求,开发了高强度不锈钢短尾环槽铆钉。
在不锈钢网现场安装过程中,为了保证安装质量,加快安装速度,同时满足实验清洁度的要求,工程技术人员不断探索装配装置和安装方法,改进了铆枪的使用。铆钉不良率和重修减少,保证质量和工期。
江门中微子实验项目采用了单线多浮选并行的高效建设方案。在中央探测器不锈钢网安装过程中,同时对探测器的主要支撑结构和有机玻璃升降平台进行了反比的现场安装。
不锈钢主结构的关闭意味着有机玻璃球现场安装的开始。中心探测器结构的有机玻璃球直径35.4米,壁厚120毫米,重量600多吨,是世界上最大的单体有机玻璃结构。生产和建设在国内外也是史无前例的。如何突破传统工艺,在短期内顺利完成这个球体建设是项目组面临的又一大挑战。
江门中微子实验位于广东省江门市开平市,是中科院和广东省共同建设的大科学装置,也是大型国际合作项目。计划于2015年开始建设,2023年完工,以测量中微子质量顺序准确测量中微子混合参数为主要科学目标,进行其他多项科学开拓研究。江门中微子实验的实施将进一步巩固我国在中微子研究领域的领先地位,成为国际中微子研究的中心之一。
照片:高性能